測試推動X射線檢查技術(shù)進步
By 張興隆
檢查速度加快
編程簡便
AXI適用性
複雜板測試
高可靠線路板的測試
接觸受限線路板的測試
未來的AXI系統(tǒng)
自動化X射線檢查技術(shù)(AXI)近幾年日趨成熟，與早期AXI系統(tǒng)相比，現(xiàn)在的最新產(chǎn)品體積小速度快，而且還帶有編程工具。
檢查速度加快
計算能力的增強和數(shù)位照相技術(shù)的進步不僅使AXI系統(tǒng)的檢查速度得到提高，而且也使得整體成本顯著下降。
以前AXI系統(tǒng)中使用的數(shù)位照相機像素數(shù)為512×512，這樣一幅普通的圖像大小約為0.25M位元組。新一代數(shù)位照相機的解析度已提高到(有時甚至超過)4K×4K，因此可以在保持解析度同以前一樣的情況下對更大的區(qū)域成像，在每張照片上收集更多的資訊。同時數(shù)位相機的成本已大大降低，所以現(xiàn)在人們完全可以使用高像素照相機。
然而，如果沒有足夠的計算能力，高像素相機也無法發(fā)揮作用。由於計算能力的增強和存貯器成本的降低，現(xiàn)在已經(jīng)能夠用PC上的微處理器來進行實時圖像處理，這些改進使得人們開始從使用512×512像素解析度AXI系統(tǒng)轉(zhuǎn)向1,024×1,024甚至2,048×2,048像素AXI系統(tǒng)。
其結(jié)果是AXI系統(tǒng)的速度在兩年裏翻了一番，而且隨著計算和數(shù)位照相技術(shù)的不斷改進其速度還在繼續(xù)提高?，F(xiàn)在AXI系統(tǒng)已經(jīng)在線使用於大批量的生產(chǎn)線上。
過去的AXI系統(tǒng)體積很大，有的帶有多達(dá)7個CRT監(jiān)視器。而現(xiàn)在的系統(tǒng)都是為在生產(chǎn)線上使用而專門設(shè)計和製造的，所以體積都很小，不存在什麼問題。
編程簡便
1988年到1991年流行的早期系統(tǒng)，其編程既費力又費時，而下一代AXI系統(tǒng)借助Gerber數(shù)據(jù)或元件貼放數(shù)據(jù)來協(xié)助編制程式，此外還開發(fā)了離線編程工作站來幫助編程。有了這些工具，編程時間可以從幾個星期縮短至通常只需5天。
最新一代AXI系統(tǒng)的程式直接從CAD軟體轉(zhuǎn)換過來，同時還可以使用工具庫來儲存、更新和記錄門限數(shù)據(jù)。這些“門限”值定義了哪些測量結(jié)果是可以接受的而哪些不能，門限值還可以多次使用。這就使普通編程時間從5至10天縮短到1至3天。對於樣機板而言，典型的編程時間為半天到1天。
AXI適用性
AXI的用戶千差萬別，比如無線電話和筆記本電腦生產(chǎn)廠、電訊、汽車以及軍事/航空領(lǐng)域的製造商。要明白AXI可用於不同領(lǐng)域的原因，可以看看AXI的獨特之處：
AXI對製程缺陷的覆蓋率很高，通常達(dá)97%。而製程缺陷一般要占總?cè)毕莸?0-90%。
AXI系統(tǒng)是專為生產(chǎn)線上使用而設(shè)計的。
AXI系統(tǒng)可提供相關(guān)測量資訊，用來對生產(chǎn)製程過程進行評估。比如焊膏厚度、焊點下面的焊錫量等等。
它能精確地指出缺陷位置，可具體到哪一個引腳，這樣維修起來速度快費用低。
複雜板測試
複雜板的生產(chǎn)難度是很大的。它們通常有2,500多個接點(或10,000個焊點)，但當(dāng)接觸受到限制或線路板生產(chǎn)起來非常困難時，可能只會有很少的接點/焊點。象Cisco、Nortel、Lucent及其他合約製造商生產(chǎn)的線路板就是這種類型。
在AXI之前，傳統(tǒng)的檢查方法有肉眼檢查、在線測試和功能檢查。因為線路板非常複雜，藉由ICT和功能測試很難診斷出缺陷。隨著大多數(shù)複雜線路板的密度不斷增大，傳統(tǒng)的測試手段只能不斷增加在線測試儀的測試接點數(shù)。然而，隨著接點數(shù)的增多，測試編程和夾具的成本也呈指數(shù)倍上升。開發(fā)測試程式和夾具經(jīng)常需要幾個星期的時間，更複雜的線路板可能還要一個多月。另外，增加ICT接點數(shù)量會導(dǎo)致ICT測試出錯和重測次數(shù)的增多。$Page_Split$
這裏還應(yīng)該提到的一點是最近AXI技術(shù)又有了新的發(fā)展，AXI系統(tǒng)和ICT系統(tǒng)可以“互相對話”，這種被稱為“AwareTest”的技術(shù)能消除兩者之間的重復(fù)測試部份。藉由減小ICT/AXI多餘的測試覆蓋面可大大減少ICT的接點數(shù)量。
蒙特利爾Nortel Networks的測試經(jīng)理Michel Messier在一個題為“用AXI方法測試接觸受限線路板”的錄像片中指出，藉由採用ICT/AXI方法並消除多餘的測試部份，只需原來ICT測試接點的30%就可以保持目前的高測試覆蓋率，而減小ICT測試儀的接點數(shù)可縮短ICT測試時間、加快ICT編程並降低ICT的夾具和編程費用。
以上詳細(xì)說明了在高度複雜線路板測試中採用組合式AXI/ICI測試方法的優(yōu)點，而這項技術(shù)本身也在不斷改進使它愈加引人注目，比如AwareTest。在過去的兩三年裏，應(yīng)用AXI技術(shù)測試複雜線路板的情況出現(xiàn)了驚人的成長，而且成長速度還在加快，因為有更多的行業(yè)領(lǐng)先生產(chǎn)廠家意識到了這項技術(shù)的優(yōu)點並將其投入使用。
高可靠線路板的測試
在這一市場領(lǐng)域內(nèi)的是那些對可靠性要求極高的公司，通常為軍事/航空工業(yè)，當(dāng)然高可靠性也是高複雜板和接觸受限板的一項重要特性。高複雜性線路板和其它領(lǐng)域的區(qū)別在於前者的PCB組件用途都非常關(guān)鍵──比如商用飛機上的航空電路板，人們用AXI來測試飛機的各個電路板來保証其高可靠性。在汽車工業(yè)中AXI技術(shù)也用了很多年，以確保為用戶提供高品質(zhì)的關(guān)鍵部位線路板，比如引擎控制板等。
AXI能夠被這一市場接受的原因是該系統(tǒng)在檢查缺陷方面具有很高的精確度和可靠性，它能夠查出其它方法無法可靠檢查出的缺陷，比如錫量不足、貼片連接器熔錫不良、焊點形狀不佳等等。很多用戶在使用AXI系統(tǒng)之後發(fā)現(xiàn)他們的產(chǎn)品可靠性有了顯著提高。比如， HP的一個PCBA製造部門在一定範(fàn)圍內(nèi)研究了AXI 對產(chǎn)品可靠性的影響。他們先對一批線路板採用肉眼檢查、ICT和功能檢測方法，而對另一批線路板採用AXI、ICT和功能檢測，然後在用戶現(xiàn)場對這些板子的故障情況進行監(jiān)測，最後發(fā)現(xiàn)經(jīng)AXI檢查的線路板現(xiàn)場故障數(shù)量要少90%。
接觸受限線路板的測試
這個領(lǐng)域主要包括那些只有很少或者沒有在線測試或肉眼檢查接觸點的線路板生產(chǎn)廠家，通常這些工廠生產(chǎn)中等規(guī)?；虼笠?guī)模線路板產(chǎn)品，如可攜式電子產(chǎn)品。這裏測試的目的仍然是要保証向用戶提供最好品質(zhì)的產(chǎn)品。
這個領(lǐng)域內(nèi)也開始廣泛採用AXI方法，主要有兩個原因：
三年前，AXI系統(tǒng)還無法滿足所有“接觸受限”生產(chǎn)線的要求，包括行動電話和筆記本電腦。那時，AXI系統(tǒng)主要用於離線樣品分析、製程監(jiān)測或檢測少量線路板。兩年前出現(xiàn)的新型AXI系統(tǒng)能滿足除高速流水線之外的絕大多數(shù)生產(chǎn)線要求，現(xiàn)在有些公司用在行動電話線路板生產(chǎn)線上的AXI系統(tǒng)可以完成100%檢測。
隨著AXI設(shè)備的不斷改進，它在這一領(lǐng)域的應(yīng)用有望繼續(xù)成長。目前實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的主要瓶頸在於其檢查速度跟不上，當(dāng)今的AXI系統(tǒng)用於最快的流水線上時顯得速度還不夠快。
未來的AXI系統(tǒng)
在今後的一兩年內(nèi)，AXI將在速度方面會有較大的改進。此後，隨著計算能力和數(shù)位照相技術(shù)的進步，一些“簡單”的改進將融入最新AXI系統(tǒng)，使其成長速度慢慢提高。下一個AXI吞吐量瓶頸將是移動次數(shù)而不是處理能力，所以將來處理技術(shù)和數(shù)位照相技術(shù)的進步對整個AXI系統(tǒng)性能提高所起的作用是非常有限的。
上面討論的三個市場領(lǐng)域中AXI的應(yīng)用會越來越多。在複雜線路板測試領(lǐng)域，AXI的優(yōu)勢使其成為這類線路板的標(biāo)準(zhǔn)檢測手段；軍事/航空領(lǐng)域採用AXI檢測已經(jīng)有9個年頭了，並將繼續(xù)應(yīng)用AXI以保証產(chǎn)品可靠性；對於接觸受限線路板，PCBA生產(chǎn)商則用它來進行在線檢測和用於抽檢。隨著AXI系統(tǒng)不斷改進以能夠滿足高速流水線的要求，它將逐漸趨向於在線式應(yīng)用。